Maoli Gong, 2, 2, 4 , 61 Jiayi Li, 5, 6, 61 Zilong Qin, 7, 61 9 Haoran Liu, 5 Friends, 5 Joel A. Roses, 10 Ana S.A. Sullivan, 12, Tianyun Wang, 16, 17 Susan M. Hiatt, Lahner, 21 Sherr Elliott, 22 Yiyan Ruan, 23 Cyril Mignot, 24 Boris Keren, 24 Hua Xie,Julie Gauthier,36,37 Jacques L. Michaud,37,38
工程生物材料 (ELM) 是一类新型材料,旨在合成 21 和/或由生物体填充。ELM 有可能降低材料制造中的能源成本,并提供包括自修复和 23 传感在内的新型材料功能。然而,材料制造的能源成本主要来自用于建筑和机器的刚性材料的生产 24。为了大幅减少碳排放,25 ELM 必须能够替代其中一些刚性材料。然而,由活细胞合成的天然材料不够坚硬,无法替代大多数刚性工程材料 27。此外,目前最坚硬的 ELM 中的细胞活力还不足以实现这些材料的潜在可持续性优势。对刚性 ELM 的需求将需要新的方法来增强驻留细胞活力和/或将活细胞与刚性支架相结合 30。在天然材料中,骨骼是一种罕见的刚性材料 31,它由能够保持多年活力的细胞合成和功能化。骨骼有望为克服挑战提供宝贵的经验,以实现用于承重目的的 ELM 所需的活力和 33 机械性能。34
不育症是一个研究领域,近年来一直引起关注,以及出生率下降的问题。另一方面,自闭症是一种发育障碍,具有诸如沟通障碍和有限的利益和偏好之类的特征,并且是干扰社会生活的疾病,随着患者的数量增加,它已成为一个主要的社会问题。尽管最近有几份报告表明自闭症患者的妊娠率较低,但目前尚不清楚这两种疾病是如何相关的。该研究小组的重点是蛋白质CHD8,这是自闭症患者中最常见的突变。结果,我们发现引起自闭症的蛋白质CHD8不仅在大脑中,而且在睾丸,生殖器中都强烈表达。此外,当CHD8缺乏生殖细胞时,睾丸显着降低,导致不育,几乎没有生成精子。特别是,发现缺乏CHD8的生殖细胞会干扰减数分裂的进展(*2)。此外,基因表达分析表明,CHD8调节PRDM9(*4)的表达水平,一种组蛋白甲基化修饰酶,即使在转移期间,DNA双链断裂也需要DNA双链断裂(*3)。我们发现CHD8通过调节PRDM9调节减数分裂的进展,并且对正常的精子发生至关重要。有趣的是,已知CHD8通过组蛋白甲基化修饰参与自闭症的发展。在这项研究中,我们发现CHD8通过组蛋白甲基化修饰的共同机制有助于不同疾病(例如自闭症和不育)的发展。预计这项研究将导致治疗的发展,并阐明已成为自闭症和不育等主要社会问题的疾病机制。
造成这种趋势的原因之一是许多 A&D 项目依赖于仍在成熟的前沿技术。当今的项目通常包括复杂的软件和其他先进技术,这些技术可提供更强大的功能,但需要更高水平的集成和互操作性。为了说明我们已经取得了多大的进步,我们只需回想一下第一次海湾战争中 CNN 直播的精彩画面,画面显示,GPS 精确制导导弹从距离巴格达 200 英里的海上发射,击中了萨达姆侯赛因总统府屋顶的通风口 - 其精确度令人难以想象,就像是星球大战电影中的场景。此外,请考虑喷气式战斗机的演变(图 5)。具有多目标、隐身和网络中心战能力的第五代飞机显然优于越南时代的飞机,例如 F-4 幻影。但它也更加复杂,必须经过严格的设计和测试,以确保各种子系统协同工作。